ロボット工学

科目基礎情報

学校	新居浜工業高等専門学校	開講年度	令和03年度 (2021年度)
授業科目	ロボット工学
科目番号	130315	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	電子制御工学科	対象学年	3
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	教科書：「入門 ロボット工学」高田洋吾 著（森北出版）／参考書：「イラストで学ぶ ロボット工学」木野仁・谷口忠大 著（講談社），「絵ときでわかる ロボット工学（第2版）」 川嶋健嗣・只野耕太郎 著（オーム社）
担当教員	眞鍋 知久,田中 大介,志賀 信哉,松英 達也,平澤 英之

到達目標

1. ロボットアームの静力学・動力学について説明できる
2. ロボットアームの制御法を説明できる
3. メカトロニクスシステムに用いられる機械要素に関する知識を習得する
4. 機械製図の基礎知識を習得する
5. システム同定法を知り、システムを表す何らかのモデルをデータから求められる

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	静力学と動力学の計算ができる。	静力学と動力学の違いが説明できる。	静力学と動力学の違いがわからない。
評価項目2	PID制御やインピーダンス制御について説明でき、ロボットアームの制御ができる。	PID制御やインピーダンス制御について説明できる。	PID制御やインピーダンス制御について説明できない。
評価項目3	メカトロニクスシステムに用いられる代表的な機械要素の特徴を説明できる。	メカトロニクスシステムに用いられる代表的な機械要素を挙げることができる。	メカトロニクスシステムに用いられる代表的な機械要素を挙げることができない。
評価項目4	機械製図の基礎知識を習得し、CADソフトを用いて図面を描くことができる。	機械製図の基礎知識を習得している。	機械製図の基礎知識を習得していない。
評価項目5	システム同定法を理解し、用意されたシステムを同定できる。	システム同定法を理解している。	システム同定法を理解していない。

教育方法等

概要:

ロボティクスは幅広い分野に関連しており、特に電子制御工学科で学ぶ学問分野は全てロボットに関わると言っても過言ではない。2年生の開講科目である「ロボット工学基礎」も含め、ロボットを設計・制御するために必要な知識を学ぶと同時に、機械工学・電気電子工学・制御工学・情報工学等、本学科で学ぶ全ての教科とのリンクをとり、高学年科目の意義を認識させることが本科目の方針である。特に本科目では、ロボットの機械的構成要素や、運動制御・解析技術を取り上げ、数学・機械工学・制御工学・プログラミング科目との連携を意識する。

授業の進め方・方法:

講義と演習による。教科書やノート、配布資料などを参考に事前学習を行っておくこと。また講義中に様々な関連するキーワードを紹介する。教科書やインターネット上の情報も参照しながら科目間のリンクを意識してほしい。本科目は皆さんがこれまで習ってきた・これから習う科目全て（物理・数学・専門科目）が広く関連する。

注意点:

本科目の特性上、3年生の時点で履修していない基礎事項を多く含む。もちろん必要な事項は講義中に説明するが、必要であれば該当科目の教科書を参考にして自学自習で習得してほしい。また、内容の定着を図るため、MATLABを用いた演習を多く行う。必ず自分の力で解き、数学もプログラミングもツールとして身につけてほしい。

本科目の区分

Webシラバスと本校履修要覧の科目区分では表記が異なるので注意すること。
　本科目は履修要覧(p.9)に記載する「④選択科目」である。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ロボットアームの静力学と動力学（１）モデリングとは	1
		2週	ロボットアームの静力学と動力学（２）直流モータ系のモデリング	1
		3週	ロボットアームの静力学と動力学（３）微分方程式とその数値解法	1
		4週	ロボットアームの静力学と動力学（４）ニュートンの運動方程式	1
		5週	ロボットアームの静力学と動力学（５）回転の運動・静力学	1
		6週	ロボットアームの静力学と動力学（６）ラグランジュの運動方程式	1
		7週	ロボットアームの静力学と動力学（７）２軸ロボットアームの運動方程式	1
		8週	ロボットアームの静力学と動力学（８）２軸ロボットアームの運動方程式（つづき）	1
	2ndQ
		9週	ロボットアームの制御（１）フィードバック制御とは，ラプラス変換，PID制御とは	2
		10週	ロボットアームの制御（２）【MATLAB演習】PID制御におけるそれぞれの制御器の役割とパラメータ調節法	2
		11週	ロボットアームの制御（３）計算トルク法	2
		12週	ロボットアームの制御（４）力制御	2
		13週	ロボットアームの制御（５）インピーダンス制御	2
		14週	ロボットアームの制御（６）様々な制御法のまとめ	2
		15週	＜期末試験＞
		16週	試験結果の考察
後期
	3rdQ
		1週	ロボットの機械要素（１）固定要素・回転要素	3
		2週	ロボットの機械要素（２）運動の伝達要素	3
		3週	ロボットの機械要素（３）材料強度	3
		4週	ロボットの機械要素（４）材料強度（つづき）	3
		5週	ロボットの機械要素（５）機械製図の基礎	4
		6週	ロボットの機械要素（６）機械製図の基礎（つづき）	4
		7週	ロボットの機械要素（７）２軸ロボットアームの設計	4
		8週	ロボットの機械要素（８）２軸ロボットアームの設計（つづき）	3,4
	4thQ
		9週	ロボットの機械要素（９）２軸ロボットアームの設計（つづき）	3,4
		10週	ロボットの機械要素（１０）２軸ロボットアームの設計（つづき）	3,4
		11週	ロボットの機械要素（１１）3D CADを用いた製図	3,4
		12週	ロボットの機械要素（１２）3D CADを用いた製図（つづき）	4
		13週	システム同定【MATLAB演習】システム同定とは，システム同定法	5
		14週	総まとめ	3,4,5
		15週	＜期末試験＞
		16週	試験結果の考察

評価割合

	試験	レポート	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	80	20	100
分野横断的能力	0	0	0